由日本物質材料研究機構(NIMS)、東京科學大學、高知工科大學組成的研究團隊，成功開發出一種可抑制液態氫在運輸與儲存過程中局部發熱的新型複合觸媒。此項技術以研究團隊獨創的設計理念為基礎，利用「原子尺度電場」作為觸媒活性的驅動力，能顯著促進氫分子狀態轉換，降低液態氫因部分氣化而造成的蒸發損失。氫氣的沸點約為-252.9℃，高於此溫度時為氣態，低於此溫度則為液態。以體積而言，2公克氫氣約相當於11.5個2公升寶特瓶的容量；經液化後，其體積可縮小至原來的約800分之1。因此，在未來氫能社會中，液化技術是實現氫氣高效率運輸與儲存的重要手段。
然而，氫分子依據原子核自旋方向的不同，可分為正氫(Ortho-hydrogen)與仲氫(Para-hydrogen)兩種同素異形體。在常溫下，氫氣中正氫與仲氫的比例約為3:1。隨著溫度降低，正氫會逐漸轉變為仲氫；當氫氣被液化後，幾乎100%的氫分子最終都會處於仲氫狀態。這兩種分子狀態會隨溫度變化而可逆轉換，並影響氫氣與液態氫的物理性質。然而在快速冷卻（快速液化）的過程中，正氫轉變為仲氫的速度往往跟不上降溫速度，因此液態氫中仍會殘留部分正氫分子。這些殘留的正氫在液態環境中會持續向較穩定的仲氫狀態轉換，而轉換過程會釋放能量（發熱）。
局部熱量累積後，可能導致部分液態氫重新氣化，引發所謂的「蒸發損失(Boil-off Loss)」。一般而言，常利用氧化鐵等具有磁性的觸媒材料促進正氫轉換為仲氫，以降低蒸發損耗。但如何進一步提高轉換效率，一直是液態氫技術發展的重要課題。NIMS研究團隊此次開發的觸媒係將鐵(Fe)、鈷(Co)等過渡金屬奈米粒子負載於二氧化矽(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)等低成本氧化物載體上所形成的複合材料。其關鍵機制在於觸媒表面陽離子與陰離子的排列形成不均勻電荷分布，進而產生局部且極微觀的非均勻電場（原子尺度電場）；而此電場能有效促進正氫向仲氫的轉換反應。
與過去主要利用局部磁場作用的觸媒相比，新觸媒展現出更優異的觸媒活性，觸媒效率提升最高達3倍。研究結果顯示，氧化鋁/鈷(Al₂O₃/Co)、二氧化矽/鐵(SiO₂/Fe)、氧化鈰/鐵(CeO₂/Fe)等組合的觸媒活性均優於既有觸媒。其中，以氧化鋁/鈷的表現最為突出，其正氫轉仲氫的轉換速度約為既有觸媒的3倍。整體而言，新型複合觸媒的活性可達現有技術的2至3倍。研究團隊表示，未來若能進一步將觸媒材料的組成與結構予以最佳化，將可望持續提升轉換效率，進一步降低液態氫儲運過程中的蒸發損失，為氫能基礎設施的實用化提供更具競爭力的技術方案。